Defesa de Tese de Doutorado - Jorge de Souza e Silva Neto (18/07/2023)

CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA CELSO SUCKOW DA FONSECA

DIRETORIA DE PESQUISA E PÓS-GRADUAÇÃO

DEPARTAMENTO DE PÓS-GRADUAÇÃO

COORDENADORIA DO PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA MECÂNICA E TECNOLOGIA DA MATERIAIS - PPEMM

A Coordenadoria do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica e Tecnologia de Materiais tem a satisfação de convidá-lo para assistir à 

 D E F E S A  D E TESE

 
COM O TÍTULO:

“DEVELOPMENT AND CHARACTERIZATION OF POLYMERIC COMPOSITES REINFORCED WITH NATURAL FIBRES AND CARBON NANOTUBES”

 Por

Jorge de Souza e Silva Neto

Resume 

Os compósitos poliméricos reforçados com fibras naturais (NFRCs) tem demonstrado grande potencial para diversas aplicações em vários setores industriais, devido às suas vantagens em relação aos compósitos reforçados por fibras sintéticas, como por exemplo, baixo impacto ambiental e baixo custo. No entanto, uma das desvantagens é que os NFRCs apresentam propriedades mecânicas baixas e absorção de umidade relativamente altas devido à característica hidrofílica da fibra natural. Um método para aumentar o desempenho é a hibridização ou adição de partículas. Portanto, entender as propriedades e o potencial do uso de materiais de múltiplo reforço é de grande interesse no desenvolvimento de compósitos híbridos.
O principal objetivo desta tese é o desenvolvimento e caracterização de compósitos poliméricos reforçados com fibras naturais e nanotubos de carbono. Primeiramente, a eficiência do processo de sonificação e concentração de nanotubos de carbono de paredes múltiplas (MWCNTs) na resina epóxi foram investigadas. As propriedades mecânicas e térmicas desses nanocompósitos foram analisadas. Três potências de sonificação (25, 50 e 75W) foram usadas para dispersar os MWCNTs (0,2%, 0,4% e 0,6%) na matriz epóxi. Ensaios de tração foram usados para determinar as propriedades mecânicas dos nanocompósitos, enquanto as propriedades térmicas foram determinadas pela análise termogravimétrica (TGA) e pela Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC). Verificou-se que a adição de nanotubos de carbono à matriz epóxi e os parâmetros do processo de sonificação afetam as propriedades mecânicas e térmicas dos nanocompósitos. Um aumento de 14% na resistência à tração e 15 % do módulo de Young, quando comparado à matriz epóxi pura, o melhor caso encontrado foi para potência de sonicação de 75W e porcentagem de 0,6 wt% de MWCNTs.
Na segunda parte, estudou-se o efeito do envelhecimento por radiação ultravioleta e spray d’água nas propriedades mecânicas de compósitos de fibras naturais e compósitos híbridos. Os compósitos: juta pura, juta híbrida/vidro e compósitos reforçados com fibra de vidro foram fabricados. Todos esses tipos de compósitos foram modificados com 0,6wt% em peso de nanotubos de carbono de paredes múltiplas (MWCNTs) e seu comportamento mecânico foi comparado aos corpos de prova não modificados. Testes de tração e flexão foram usados para medir as propriedades mecânicas dos corpos de prova não envelhecidos (controle) e envelhecidos. Análise de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) foi usada para examinar as superfícies de fratura dos corpos de prova testados. Verificou-se que o processo de envelhecimento afetou as propriedades mecânicas dos compósitos estudados de diferentes maneiras. Para os compósitos juta e juta + MWCNT as propriedades diminuíram com o aumento do tempo de exposição. Os compósitos híbridos de juta/vidro (não modificado e modificados por MWCNT) foram menos afetados pelo envelhecimento e apresentaram uma alteração insignificante na resistência à tração. Os compósitos híbridos + MWCNT, apresentaram um aumento de aprox. 7% no módulo de Young (1000h) e 9% (500h) e 17% no módulo de flexão (1000h) quando comparado aos corpos de prova sem exposição. Os MWCNT tiveram efeito positivo nas propriedades mecânicas das amostras envelhecidas de vidro + MWCNT.
Na terceira parte, analisou-se a compatibilidade da fibra de curauá com adição de nanotubos de carbono em compósitos. Os compósitos foram feitos por duas técnicas de produção: adição de nanotubos na matriz e revestimento da fibra. Os compósitos foram caracterizados por ensaios mecânicos (tração e flexão) e caracterizados termicamente por TGA. Por fim, os resultados mostraram que a fibra de curauá apresentou uma melhor compatibilidade adicionando o nanotubo de carbono na fibra comparado com o compósito de curauá puro e com adição de nanotubo na matriz.

Palavras-chave: Fibras naturais, Durabilidade, Nanotubos de carbono, Compósitos e resina.

Orientadores:
Orientador(a):Ph.D. Doina Mariana Banea
Coorientador(a): Dr. Ricardo Alexandre Amar Aguiar

Banca Examinadora:
Presidente, Professora Dra. Doina Mariana Banea (CEFET/RJ) (orientadora)
Professor Dr. Ricardo Alexandre Amar de Aguiar (CEFET/RJ) (coorientador)
Professor Dr. Hector Reynaldo Meneses Costa (CEFET/RJ)
Professor Ph.D. Antonio Henrique Monteiro da Fonseca Thomé da Silva (UFF)
Professor Ph.D. João Marciano Laredo dos Reis (UFF)
Professor Dra. Suzana Bottega Peripolli (UERJ)

Data:18 de julho de 2023
Horário: 10h
Local de apresentação: Vídeo conferência – Teams
Link:
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